基于不確定原理的二維隨機水質(zhì)模型及原型系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、目前現(xiàn)有水質(zhì)模型軟件的應(yīng)用大都需要完備的監(jiān)測資料與實驗數(shù)據(jù)支撐步驟復雜，對數(shù)據(jù)的數(shù)量和準確度要求較高，并且沒有考慮真實自然系統(tǒng)的不確定性。隨機微分方程是解決復雜非線性和不確定性問題的有效工具，其在水污染控制規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用研究在國內(nèi)外尚處于起步階段。在分析評述了現(xiàn)有流域水質(zhì)模型存在的問題的基礎(chǔ)上，本文構(gòu)建了基于不確定性原理的二維隨機水質(zhì)模型及其原型系統(tǒng)，用于突發(fā)性水污染事故的河流污染帶的模擬預(yù)測并取得了良好結(jié)果。
　　基于不確定性原

2、理構(gòu)建了二維隨機水質(zhì)模型，假設(shè)河流中污染物濃度按幾何布朗運動變化，由此引入一個非平穩(wěn)隨機過程，經(jīng)過分析污染物的擴散過程，將真實系統(tǒng)概化為：河流中的傳質(zhì)擴散界面就是污染帶等濃度線，河流中污染物擴散傳質(zhì)的絕對速度等于污染物隨河流水體的移動速度與污染物傳質(zhì)速度的疊加，把污染帶劃分為包絡(luò)線部分和傳質(zhì)橢圓部分，其中傳質(zhì)橢圓的長短半軸集中反映了污染物由于傳質(zhì)作用沿河流縱向和橫向所移動的距離。通過綜合運用系統(tǒng)分析方法、隨機理論，建立了不同排污條件下河

3、流污染帶長度、寬度的隨機泛函，并推導出相應(yīng)的期望和方差函數(shù)表達式。利用相關(guān)實測數(shù)據(jù)采用確定性和不確定性方法分別對模型進行了參數(shù)率定，得到了橫向與縱向傳質(zhì)系數(shù)的概率分布和最大頻率；污染帶長度和寬度的模擬驗證的平均誤差小于15％，表明模型可較準確模擬計算河流污染帶。
　　在上述隨機水質(zhì)模型研究結(jié)果基礎(chǔ)上，基于環(huán)境系統(tǒng)分析和軟件工程統(tǒng)一建模語言Unified Modeling Language(UML)，采用Matlab7.0 GUI編

4、程開發(fā)了流域水質(zhì)預(yù)測模型原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了突發(fā)水污染事故污染帶尺寸和目標斷面濃度時間線的計算機預(yù)測與分析。該原型系統(tǒng)具有基本信息查詢選擇、前期污染走勢快速預(yù)測、參數(shù)率定設(shè)置、污染帶指標模擬計算、反演校正和顯示分析等多種功能，構(gòu)成了一個完整的應(yīng)用體系。以2005年松花江硝基苯污染事件為背景，確立研究方法后進行了具體的應(yīng)用分析，在較高的可信度下完成目標斷面的濃度時間線預(yù)測以及達到目標斷面以前污染帶尺寸的預(yù)測，在得到了不錯的效果，可為環(huán)境應(yīng)急決